学年高中化学第1章微型专题一核外电子排布表示方法的判断及应用教案鲁科版选修3.docx

学年高中化学第1章微型专题一核外电子排布表示方法的判断及应用教案鲁科版选修3.docx

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学年高中化学第1章微型专题一核外电子排布表示方法的判断及应用教案鲁科版选修3

微型专题

（一）　核外电子排布表示方法的判断及应用

[学习目标定位]　1.理解核外电子排布的规则，能正确书写、判断基态原子（离子）的核外电子排布式和轨道表示式。

2.能根据核外电子排布式确定元素在周期表中的位置。

一、核外电子排布表示方法的判断

例1

　下列电子排布式或电子排布图正确的是（　　）

A．C的轨道表示式：

B．Ca的电子排布式：

1s22s22p63s23p63d2

C．N的轨道表示式：

D．Br－的电子排布式：

[Ar]3d104s24p6

答案　D

解析　A项中C的电子排布图违背了洪特规则；B项中Ca的电子排布式违背构造原理、能量最低原则；C项中N的轨道表示式违背了泡利不相容原理。

易误提醒——核外电子的排布表示方法的常见误区

（1）当出现d轨道时，虽然电子按ns、（n－1）d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n－1）d放在ns前，如Fe：

1s22s22p63s23p63d64s2正确，

Fe：

1s22s22p63s23p64s23d6错误。

（2）在画基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：

①

（违反能量最低原则）

②

（违反泡利不相容原理）

③

（违反洪特规则）

④

（违反洪特规则）

⑤画轨道表示式时，不能省略空轨道。

如C的轨道表示式应为

，而不是

。

变式1　下列有关化学用语的表述正确的是（　　）

A．次氯酸的电子式：

B．基态铜原子的外围电子轨道表示式：

C．Se的简化电子排布式：

[Ar]3d104s24p4

D．F－的结构示意图：

答案　C

解析　次氯酸的电子式为

，A项错误；书写基态铜原子的外围电子排布图时，根据洪特规则的特例应为

，B项错误；F－的最外层有8个电子，D项错误。

相关链接　

核外电子排布的表示方法

原子（离子）结构示意图

含义

将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子

实例

电子排布式

含义

用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式

实例

K：

1s22s22p63s23p64s1

简化电子排布式

含义

为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示

实例

K：

[Ar]4s1

价电子

排布式

含义

主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即最外层电子排布式

实例

Al：

3s23p1

轨道表示式

含义

每个圆代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子

实例

Al：

电子式

含义

化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式

实例

导师点睛　核外电子排布表示方法中，轨道表示式最能反应电子的排布情况。

二、核外电子排布式（排布图）的书写

例2

（1）[2018·全国卷Ⅱ，35

（1）]基态Fe原子价层电子的轨道表达式为_____________。

（2）[2018·全国卷Ⅲ，35

（1）]Zn原子核外电子排布式为_______________________。

（3）[2018·江苏，21

（2）]Fe2＋基态核外电子排布式为__________________。

答案　

（1）

（2）1s22s22p63s23p63d104s2（或[Ar]3d104s2）

（3）1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6）

解析　

（1）基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此价层电子轨道表示式：

。

（2）锌的核外有30个电子，因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，也可写作[Ar]3d104s2。

（3）铁原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去2个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，也可写作[Ar]3d6。

变式2　A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。

A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为

，B是同周期元素（稀有气体元素除外）中原子半径最大的元素，C的最外层有3个未成对电子，E的价电子排布式为3d64s2。

回答下列问题：

（1）A为__________（写出元素符号，下同），电子排布式是________________________。

（2）B为__________，简化电子排布式是___________________________________。

（3）C为__________，价电子排布式是_______________________________________。

（4）D为__________，轨道表示式为_______________________________________。

（5）E为__________，原子结构示意图是___________________________________。

答案　

（1）Si　1s22s22p63s23p2（或[Ne]3s23p2）

（2）Na　[Ne]3s1

（3）P　3s23p3　（4）N　

（5）Fe　

解析　由题意可知，A为Si，B为Na，C为P，则D为N，E为Fe。

这五种元素原子的电子排布式分别为Si：

1s22s22p63s23p2，Na：

1s22s22p63s1，P：

1s22s22p63s23p3，N：

1s22s22p3，Fe：

1s22s22p63s23p63d64s2。

由电子排布式可写出原子结构示意图。

三、核外电子表示方法的应用

例3

　已知M2＋的3d轨道上有5个电子，试推出：

（1）M原子的核外电子排布式为_______________________________________。

（2）M原子的最外层和最高能级组中的电子数分别为___________________________

____________________。

（3）M元素在周期表中位于____________________________________________。

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d54s2　

（2）2、7　（3）第4周期ⅦB族

思维启迪

先根据题给信息推出离子的电子排布式，再根据离子的电子排布式判断出相应原子的电子排布式，最后根据原子的价电子排布式判断其在元素周期表中的位置。

变式3　外围电子排布式为4f75d16s2的元素在周期表中的位置是（　　）

A．第4周期ⅦB族

B．第5周期ⅢB族

C．第6周期ⅦB族

D．第6周期ⅢB族

答案　D

解析　最大能层数为6，所以在第6周期；由5d16s2知在第ⅢB族。

相关链接　

由元素的价电子排布判断其在周期表中的位置的规律

价电子排布

x或y的取值

周期表中位置

nsx

x＝1,2

第n周期xA族（说明：

书写时，此处的x应换成相应的罗马字母表示，下同）

ns2npx

x＝1,2,3,4,5

第n周期（2＋x）A族第n周期0族

x＝6

（n－1）dxnsy

x＋y≤7

第n周期（x＋y）B族（说明：

书写时，此处的y应换成相应的罗马字母表示）

x＋y＞7

第n周期Ⅷ族

（n－1）d10nsx

x＝1,2

第n周期xB族

1．（2018·乐山沫若中学高二月考）下列有关多电子原子的叙述中正确的是（　　）

A．在一个多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子

B．在一个多电子原子中，不可能有两个能量相同的电子

C．在一个多电子原子中，N层上的电子能量肯定比M层上的电子能量高

D．某个多电子原子的3p能级上仅有两个电子，它们的自旋状态必须相反

答案　A

解析　填充在同一个能级的同一个轨道中的电子，能量相同，故B错误；根据构造原理，3d轨道上电子的能量比4s轨道上的要高，故C错误；电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，故D错误。

2．（2018·扶余市第一中学期末）下列电子排布式中，原子处于激发状态的是（　　）

A．1s22s22p5B．1s22s22p43s2

C．1s22s22p63s23p63d54s2D．1s22s22p63s23p63d34s2

答案　B

解析　B选项中原子的核外电子没有填充满2p能级，而电子填充到了能量更高的3s能级，与基态原子核外电子填充的能级顺序不符，原子能量较高，处于激发态。

A、C、D三选项中原子的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原则、泡利不相容原理及洪特规则，原子处于基态。

3．下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是（　　）

A．1s22s22p63s23p2

B．[Ne]3s23p2

C.

D.

答案　C

解析　A、B两项是电子排布式，C、D两项是轨道表示式，其中C项违背了洪特规则，故错误。

4．（2019·江苏如东中学高二期中）下列说法错误的是（　　）

A．ns电子的能量可能低于（n－1）p电子的能量

B．6C的电子排布式为1s22s22p

，违反了洪特规则

C．电子排布式（21Sc）1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原则

D．电子排布式（22Ti）1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理

答案　A

解析　电子的能量与能层、能级有关，ns电子的能量一定高于（n－1）p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p能级上的两个电子应排在两个不同轨道上，B正确；根据能量最低原则知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的轨道，故应先排4s轨道，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利不相容原理知，3p能级最多容纳6个电子，D正确。

5．下列叙述正确的是（　　）

A．[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布式

B．铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5

C．铜原子的价电子排布式是3d94s2

D．氮原子的轨道表示式是

答案　A

6．（2019·襄阳四中高二月考）具有下列电子层结构的原子和离子，其对应元素一定属于同一周期的是（　　）

A．两原子N层上都有1个s电子，一个原子有d电子，另一个原子无d电子

B．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子

C．原子核外M层上的s、p能级都充满电子，而d能级上没有电子的两种原子

D．两原子核外全部都是s电子

答案　A

解析　两原子N层上都有1个s电子，一个原子有d电子，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1（Cr原子），或1s22s22p63s23p63d104s1（Cu原子），另一个原子无d电子，则其核外电子排布式为[Ar]4s1（是K原子），都处于第4周期，A项正确；最外层电子排布为2s22p6的原子为氖原子，最外层电子排布为2s22p6的离子可能是阴离子也可能是阳离子，如O2－、Na＋等，不一定处于同一周期，B项错误；原子核外M层上的s、p能级都充满电子，而d能级上没有电子，符合条件的原子的核外电子排布式有1s22s22p63s23p6（Ar原子）、1s22s22p63s23p64s1（K原子）、1s22s22p63s23p64s2（Ca原子），不一定处于同一周期，C项错误；两原子的核外全部都是s电子，符合条件的原子的核外电子排布式为1s1、1s2、1s22s1、1s22s2，故不一定处于同一周期，D项错误。

7．（2018·扶余一中高二期末）

（1）35号元素基态原子的简化电子排布式为_______________，

其核外有__________个能层，最外层电子数是________。

（2）Cu的原子序数为__________，其核外价电子排布式为__________。

答案　

（1）[Ar]3d104s24p5　4　7

（2）29　3d104s1

解析　

（1）35号元素为Br，其基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，核外有4个能层，最外层电子数为7。

（2）Cu的原子序数为29，其核外电子排布式为[Ar]3d104s1，价电子排布式为3d104s1。

8．（2019·济南一中高二月考）A、B、C、D、E代表前4周期的五种元素，原子序数依次增大。

请填空：

（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其电子轨道表示式为________________。

（2）B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，B离子的结构示意图为____________。

（3）C元素的正三价离子的3d能级为半充满，C的元素符号为__________，该元素在周期表中的位置为____________。

（4）D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，D的元素基态原子的电子排布式为______________，在周期表中的位置为____________。

（5）E元素基态原子中没有未成对电子，E的外围电子排布式是__________。

答案　

（1）

（2）

（3）Fe　第4周期Ⅷ族

（4）1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）　第4周期ⅠB族

（5）3d104s2或4s24p6

解析　

（1）基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子的元素为氮元素，其电子轨道表示为

。

（2）因为B－的电子层结构与氩相同，即核外电子数相同，所以B元素的质子数为18－1＝17，则B－为Cl－，其结构示意图为

。

（3）C元素的正三价离子的3d能级为半充满，C的元素符号为Fe，位于第4周期Ⅷ族。

（4）D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则E为Cu，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，位于第4周期ⅠB族。

（5）E元素基态原子中没有未成对电子，且E的原子序数在五种元素中最大，因此E元素为30号元素Zn或36号元素Kr，其外围电子排布式为3d104s2或4s24p6。

题组1　核外电子运动状态的描述

1．下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是（　　）

A．核外电子是分层运动的

B．只有能层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定

C．只有能层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，才能确定每一个电子层的最多轨道数

D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关

【考点】　能层、能级与原子轨道

【题点】　核外电子运动状态的描述

答案　C

解析　电子所具有的能量不同，就会在不同的能层上运动，A项正确；电子运动状态是由能层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子自旋状态共同决定的，B项正确；同一能级的电子具有相同的能量，与电子云的空间伸展方向无关，与其自旋状态也无关，D项正确；能层数确定能层中的最多原子轨道数，C项错误。

2．下列关于能层与能级的说法中正确的是（　　）

A．同一原子中，符号相同的能级，其上的电子能量不一定相同

B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不一定等于该能层序数

C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的

D．多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同

【考点】　能层、能级与原子轨道

【题点】　能层与能级的综合

答案　A

解析　同一原子中，符号相同的能级，其上的电子能量不一定相同，如1s和2s，能量2s＞1s，A正确；能层含有的能级数等于能层序数，即第n能层含有n个能级，每一能层总是从s能级开始，B错误；同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2，C错误；多电子原子中，同一能级上电子的能量相同，D错误。

题组2　核外电子排布表示方法的判断

3．下列氧原子的轨道表示式，正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【考点】　核外电子排布的表示方法

【题点】　轨道表示式的书写与判断

答案　B

解析　原子核外电子排布遵循能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则。

只有B遵循以上原理。

4．（2018·延安校级期末）下列电子排布式正确的是（　　）

A．K＋的电子排布式：

1s22s22p63s23p6

B．F的价电子排布式：

1s22s22p5

C．S2－的电子排布式：

1s22s22p63s23p4

D．Ti的电子排布式：

1s22s22p63s23p64s23d2

【考点】　核外电子排布的表示方法

【题点】　电子排布式的书写与判断

答案　A

解析　本题易错之处是误认为电子排布式的书写顺序与电子填充顺序完全相同而错选D。

B项，F的价电子排布式为2s22p5；C项，S2－是S原子得到两个电子形成的稳定离子，所以S2－的第三能层的电子排布式应为3s23p6；D项，Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。

5．以下核外电子的表示方法中，能表示该原子处于能量最低状态的是（　　）

A．N：

B．F：

C．Fe：

[Ar]3d54s2

D．Cu：

[Ar]3d104s1

【考点】　核外电子排布的表示方法

【题点】　电子排布式的书写与判断

答案　D

解析　A选项不符合洪特规则，2p轨道上的3个电子应分占三个轨道时能量最低；B选项中F的轨道表示式应为

；C选项中Fe是26号元素，而非25号元素，应为[Ar]3d64s2；D选项符合洪特规则，原子处于能量最低状态。

6．在核电荷数为26的元素Fe的原子核外3d、4s轨道内，下列轨道表示式正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【考点】　核外电子排布的表示方法

【题点】　轨道表示式的书写与判断

答案　C

解析　核电荷数为26的Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d能级有5个轨道，只有1个轨道排满两个电子，且自旋方向相反，其他4个轨道各排1个电子，4s轨道排满2个电子，且自旋方向相反，即C项正确。

题组3　核外电子排布的应用

7．（2019·三明市第一中学期中）A原子的结构示意图为

，则X、Y及该原子3d能级上的电子数不可能的组合是（　　）

A．18、8、0B．20、8、0

C．25、13、5D．30、18、10

【考点】　核外电子排布的规则

【题点】　核外电子排布规则的综合应用

答案　A

解析　如X＝18，则原子核外各层电子数分别为2、8、8，应为Ar，故A错误；如X＝20，则原子核外各层电子数分别为2、8、8、2,3d能级上的电子数为0，故B正确；如X＝25，则原子核外各层电子数分别为2、8、13、2，应为Mn,3d能级上的电子数为5，故C正确；如X＝30，则原子核外各层电子数分别为2、8、18、2，应为Zn,3d能级上的电子数为10，故D正确。

8．下列基态原子中，未成对电子数最多的是（　　）

A．OB．PC．MnD．Cr

【考点】　核外电子排布的表示方法

【题点】　未成对电子数目的判断与比较

答案　D

解析　O的电子排布式为1s22s22p4，未成对电子数为2；P的电子排布式为1s22s22p63s23p3，未成对电子数为3；Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，未成对电子数为5；Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，未成对电子数是6。

9．某元素位于周期表中第4周期ⅤA族，则该元素的名称和该元素原子价电子排布式均正确的是（　　）

A．砷，4s24p3B．溴，4s24p5

C．磷，4s24p3D．锑，5s25p3

答案　A

解析　由于该元素为主族元素，价电子数＝主族序数，故价电子数为5，排除B项；又因周期数＝电子层数，排除D；由元素在周期表中的位置可知；元素原子的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素为33号元素砷，故A项正确。

10．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是（　　）

A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素

B．原子的价电子排布为（n－1）d6～8ns2的元素一定是副族元素

C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区

D．基态原子的价电子排布为（n－1）dxnsy的元素的族序数一定为x＋y

答案　C

解析　基态原子的N层上只有一个电子的元素，可能是第ⅠA族元素，也可能为铬元素或者铜元素，A错误；原子的价电子排布为（n－1）d6～8ns2的元素是第Ⅷ族元素，不是副族元素，B错误；基态原子的p能级上半充满的元素的基态原子价电子排布式为ns2np3，则一定属于p区元素，C正确；基态原子的价电子排布为（n－1）dxnsy的元素的族序数可能为x＋y（x＋y≤7）、可能为第Ⅷ族（10≥x＋y>7）、还可能为y（x＝10），D错误。

11．下列元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是（　　）

A．L电子层p轨道只填了2个电子的元素

B．价电子排布式为3s23p2的元素

C．第3周期有7个价电子的元素

D．3p轨道电子半充满的元素

【考点】　核外电子排布的表示方法

【题点】　根据核外电子排布进行元素推断

答案　C

解析　A项中元素为C，B项中元素为Si，C项中元素为Cl，D项中元素为P。

酸性：

HClO4＞H3PO4＞H2CO3＞H2SiO3。

12．某原子核外电子排布式为1s22s22p3，下列说法正确的是（　　）

A．该原子的核外电子的轨道表示式为

B．该原子核外有3种能量不同的电子

C．该原子核外最外层电子占据3个原子轨道

D．该原子核外最外层上有3种运动状态不同的电子

答案　B

解析　该轨道表示式违反洪特规则，正确的轨道表示式为

，A项错误；该原子核外有3种能量不同的电子，分别为1s、2s、2p原子轨道上的电子，B项正确；该原子核外最外层电子数为5，占据2s、2p原子轨道，共4个原子轨道，C项错误；该原子核外最外层电子数为5，则最外层上有5种运动状态不同的电子，D项错误。

13．五种元素原子的电子层结构如下：

A．1s22s22p63s23p63d54s2；B．1s22s22p63s2；

C．1s22s22p6；D．1s22s22p63s23p2；

E．[Ar]4s1。

请回答：

（1）________元素是稀有气体。

含未成对电子数最多的元素是__________。

（2）A的元素符号是__________，其核外电子共有______种运动状态。

（3）D元素原子核外电子轨道表示式是____________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）C（Ne）　A（Mn）　

（2）Mn　25

（3）

解析　由原子的电子排布式可知A～E元素分别为Mn、Mg、Ne、Si、K，其中A、D、E元素的核外电子排布含未成对电子，其未成对电子的轨道表示式分别为A.

、D.

、E.

，故A中含未成对电子数最多。

任何多电子原子中不会存在两个运动状态完全相同的电子，即A中共有25种运动状态不同的电子。

14．

（1）R原子的3p轨道上有一个未成对电子，则R原子可能是______________、______________；X原子的第二电子层上只有一个空轨道，则X是______________；Y原子的核电荷数为33，其价电子排布式为______________，其在元素周期表中的位置是______________，